信息控制一体化技术在未来生产制造领域地位

专家:杜品圣 领域:工厂信息化 行业:网络通讯 日期:08-12-29 23:13 点击数:3374



   杜品圣(1936-)

  博士,现任菲尼克斯电气(南京)研发工程中心有限公司副总经理,中国自动化学会专家咨询委员会委员。



  最近数年来,尽管世界经济形势变化莫测,美元贬值,银行房贷危机,欧元大幅升值,油价高涨,原材料奇缺等等,大大影响了全球的经济发展的速度,但是德国的制造行业却反其道而行之,连续几年都达到了两位数的增长,成为了德国乃至欧洲经济复兴的重要的因素之一。德国机械制造行业为什么会在大经济发展不利的环境下仍能保持增长?推动德国机械制造行业发展的动力是什么?这是值得思考的问题。当然要发展离不开创新的理念,先进的管理技术,高效率的组织结构,充满激情的人才队伍。但是更归结到技术的发展。德国的管理学者和企业家们通过分析认为推动德国机械制造行业发展的重要原因在于:

(1)工业网络技术即IT和以太网技术在德国机械制造行业的广泛应用,即我们常常谈到的信息化推动工业化。

(2)先进的生产管理技术,如ERP、MES等等也在工业实践中发挥了作用。

  最近几年,传统制造生产模式随着这两大技术的不断发展而发生了变革性的变化,从大规模的流水作业到精益生产、敏捷制造的模式开始,同时又在经济全球性、企业全球化、信息网络化的支撑下突破国界流动,渐渐地发展为全球化的机械制造。德国机械制造行业正是适应了机械生产制造发展的趋势,不断地改进制造生产模式,正如管理学家Hammer&Champy所讲的:“能使公司长期获得成功的不是产品,而是生产产品的过程。好的产品不会造就赢家,而赢家则会制造出好的产品。”因此许多德国的企业在战略方向上不仅仅注重产品的创新,将研究开发的资源投入新产品的研制,同时更以生产制造战略为中心,注重流程的创新,在生产制造技术,在应用和开发阶段采用集团军的编制(由研究,设计,制造,营销等不同部门组成项目团队)模式,从而对基础技术进行消化吸收,迅速转化为产品,并在推进的过程中使得功能、质量不断革新与完善,达到性价比的最优化。

  自2000年来,针对生产制造模式新的发展,国际著名咨询机构ARC详细地分析了自动化,制造业信息化技术发展现状,对于科学技术的发展趋势对于生产制造可能产生的影响作了全面的调查,提出了多个导向性的生产自动化管理模式,指导企业制定相应的解决方案,为用户创造更高价值。其中从生产流程管理,企业业务管理一直到研究开发产品生命周期的管理而形成的协同制造模式(Collaborative Manufacturing Model,CMM)已得到了不少企业管理层高度重视。本文将对IT技术、工业网络技术以及生产管理技术的发展如何推动CMM模式的实现做一回顾,同时就现代自动化控制网络技术如何运用于生产控制管理CDAS和CPAS模式上,从而实现信息控制一体化技术在未来制造领域的发展做一探讨。

  1 信息控制一体化技术的高速发展形成CMM协同制造模式(Collaborative Manufacturing Model)

  ARC提出的协同制造模式(CMM)(如图1所示)其基本的核心就是所谓企业管理、生产工艺价值链和产品生命周期的三轴空间的鼎立模式,它定义了制造商、供应商乃至开发商之间的协同的产业链的网络结构,其关键在于协同市场和研发、协同研发和生产、协同管理和通信。实践证明,该模式对供应商和制造商都具有重要价值。建设协同的供应网络时,制造商必须透明显示制造程序、管理程序、市场、价值创造链和各制造参与者之间的关系。这样,规划和运行制造网络所需的整体环境才能显现。一个完整的制造网络由多个制造企业或参与者组成,它们相互交换商品和信息,共同执行业务流程。企业、价值链和产品生命周期这三轴贯穿于各个制造参与者之间。居于水平面上方的是管理职能,下方是制造职能。直到今天,这些职能仍然依靠众多的人工流程和传统的应用程序来完成。职能背后是能够将工作任务与企业既定目标、企业合作伙伴之间进行协调的个体元素。而今,位居制造网络中心层面的是制造企业用来支撑业务的各种应用程序。为优化效率,企业有时选择基于消息互换和工作流的企业应用集成系统EAI,实现新旧系统之间的集成和互通互联。除制造参与者外,基于因特网的协同应用程序在功能和影响上也具有重要意义。根据横向的供应到客户的价值创造链,市场定位和门户是通向供应商和客户的新入口,而且在产品生命周期内,通过因特网支持协同设计、协同服务的新途径也不断涌现。ARC的协同制造模式CMM定义了信息化系统应该满足哪些条件才能确保以上制造网络系统中的重要因素之间顺利协作。从协同制造模式CMM也可以看出,企业的所有活动必须预先考虑两部分:内部执行和外部采购,换言之,CMM模式不仅要为各个独立的部门,也要为扩大化的整个企业和扩张后的整个供应链制定解决方案。
 



图1   协同制造模式

  1.1 企业管理与产品生产链的结合形成了CMM模式的基础

  从上世纪90年代开始,为了更有效地提高生产力的发展,愈来愈多的人关心如何将企业管理与产品生产链有机的结合起来,以传统的生产流程下某产品生产过程为例(如图2所示),从进货、零件加工、塑料制品生产、组装、产品测试、包装、出厂或入库的整个生产的安排是横向的发展。其强调的是如何提高生产的自动化程度,如在这一生产流程中,实现了自动化物流仓库、自动化的加工组装流水线、自动化测试系统和自动化的包装流水线,实现了工业生产自动控制系统,其中对于工厂自动化主要是采用了PLC控制器技术。


 



图2   横向发展的产品生产链

  然而,随着生产技术的大型化、复杂化、客户要求的多样化以及企业管理的不断完善,市场竞争日趋激烈。在提高生产力,提高管理效率的驱动下,人们充分地认识到单纯地使用PLC或DCS来建立一个高效率的自动化控制系统来完成生产制造、生产管理,单纯依靠自动化技术的发展是不能获得最大效益的。因此如何将市场和用户的要求与生产有机地结合起来,如何将产业链与企业管理有机地结合起来,成为现代制造企业探寻的目标,这就使得一个将生产流程控制,企业生产计划管理及产品服务流程管理集成的控制管理系统即管控一体化的工业自动化控制系统得到了发展,形成了以纵向生产管理与横向的生产制造控制流程为核心的现代工业自动化控制模式(如图4所示),这种模式称为管理控制一体化,或者也可认为是生产制造的两维模型。
 



图3   纵向发展的管理模式


 
图4   横向生产制造与纵向生产管理的提高生产力的工业控制系统

  管理控制一体化的生产模式强调的是企业计划管理信息与生产控制系统的集成,即生产制造执行系统、自动化控制系统和生产管理系统的合成。从而产生了由现场层、控制层和管理层组成的管控一体化的控制系统的金字塔(如图5所示)。


 



图5   三层两通信方法论的自动化控制系统的金字塔结构

  金字塔结构的自动化控制系统通过运用现场总线技术、基于TCP/IP的以太网技术和其他的专用网络技术实现了生产制造控制信息与生产管理信息的通信和交换。在现场层实现了现场生产的运行状态、组态设计和计划执行等信息的采集和分配。在控制层不仅对工程、生产和设备的信息进行处理和分析,同时也将生产管理企业规划、资本状况、流程优化、设备维护、产品服务(采购、供货期、产品反馈)等信息通过相应的综合性能指标进行运算,然后调度生产制造现场进行执行。因此这种模式综合了自动化技术、生产工艺技术、设备制造技术和生产流程管理技术,同时采用了计算机技术、控制系统技术、生产管理技术和网络与数据库技术。随着管理控制一体化模式或生产制造的两维模型的产生,作为用于工厂制造自动化(离散制造业)的PLC控制技术和用于过程制造自动化(流程制造业)的DCS控制技术都随之发生了极大的变化,PLC控制系统不在局限于逻辑控制,而且也渐渐地将运动控制、部分的流程控制融合在一个开发式控制平台,而DCS控制系统除了加强与各种不同类型的仪器仪表通过工业通讯的方法进行信息交换之外,同时更加重视对于生产管理、资产设备组合优化管理乃至生产绩效、商务绩效的管理。由于这两个系统的不断发展,一个集两大系统优点的综合集成智能化控制系统正在形成。它具有以下五大特点:

(1)统一的开发平台上只需要一个公共的变量定义和一个存放所有参数和控制功能的中央数据库;

(2)统一的软件工具能够同时开发、调试和安装多个机械设备和系统单元;

(3)统一的开放模块式的结构是面向生产应用的,从工厂中的机械设计一直到系统设备的企业部门;

(4)统一的网络接口和语言(如TCP/IP、OPC、XML和 SQL),使得各种生产厂家在联网系统中的数据交换成为可能;

(5)统一的集成平台,既可以是基于PLC的硬件平台也可以是DCS的软件平台。

  这种新型的控制系统构成了CMM模式的基础。

  1.2 研发和服务产品生命周期中心轴加入是CMM模式的重中之重
 
  然而,最近数年来,现代制造技术得到了空前的发展,IT技术进入了工业领域,给生产制造型企业带来了许多改革,同时也给企业带来了非常多的困惑。IT技术的发展使得产品的生命周期不断减短,从20年降至10年降至5年甚至更短。产品生命周期的缩短迫使企业需要更强的研发能力。同时,大家一直讨论的企业核心竞争力到底表现在什么地方?企业核心竞争力不是由单一的元素或目标组成,但其重要的一点就是产品,管理的核心体现在产品生命周期管理,产品从诞生到死亡是个过程,怎样延长这个过程或者缩短、改进、提高这一过程,这就牵涉到产品生命周期管理,是对传统研发生产的挑战。在这种情况下,企业需要采用新的产品研发和产品生命周期的管理方法,要以客户为中心,通过这样一个新模式,才能认清今后发展的方向,才能认清未来的需要。目前工业化企业遇到的前所未有的挑战是产品生命周期不断缩短,这就需要加大研究开发的投入;第二有了高精尖的计算机技术,制造精度不断提高,也提高了生产成本;第三,产品制造的灵活性也不断提高了,由批量生产改为以客户定制;第四,产品的价格不断地降低,价格竞争越来越激烈;第五,需求的越来越短的投资回报周期,考虑到市场缝隙,固定资产的投入也愈来愈谨慎,这些不可回避的互相之间的矛盾,作为企业的管理者一方面要减少开发生产的成本,另一方面要加快投资的回报周期,同时也要注意固定资产投入的风险,因此在现代化的生产制造控制管理系统的发展之中,不得不加强对产品生命周期的管理,更高效的开发新产品,加快投资回报、持续技术创新,加大产品生命周期的管理力度,用创新的技术延长产品的生命周期。CMM模式的发展正适应了这一形势的发展,首先提出了产品研发生命周期与产品服务周期所构成的设计研发服务链。

 



图6   CMM三维协同生产模式

  这样一来,构成了由研发服务链、生产制造流程链与生产管理信息链相结合的CMM三维协同生产模式(如图6所示)。在这模式中全产品生产周期运用在CMM模式之中,设计产生产周期和服务产品生产周期与生产制造链和生产管理链的互相协同,大大延长了产品的生命周期,如图7所示。
 



图7   产品全生命周期=产品制造过程+产品使用过程

  研究开发与生产制造之间的无缝连接,大大地减少了新产品的研发生产的时间。制造层面上的五大部分的协同:管理系统、供应商、客户、销售渠道和产品研发队伍及设备制造商之间通过CMM模式得到了协同,建立了一个信息交换的模型平台,达到了制造流程、管理流程和研究开发流程的同步化,使得制造信息透明化,提升了作业能力和应变能力,降低生产成本,加快了新产品研究开发的进度。因此研发、生产和管理的一体化在CMM下的基础架构下协同,消除了行业、部门、不同工作模式及合作对象的隔阂。将研发工作融于生产之中,将管理实现在产品制造之中,将管理目标与研发方向结合在一起,同时设计研发、生产和管理的一体化的结合推动了新产品进入市场的循环往复,不断优化的过程,采用最好的自动化技术,实行先进的管理手段,使用高效率的生产设备等等保证了先进制造技术最优化、高效率、低成本。所以产品设计研发流程,生产制造运行机制和企业管理之间通过CMM的模式合作得更为紧密,协同更为加强。这也标志了一个全新的产品生产制造时代即将到来。

  2007年10月,菲尼克斯电气中国公司全面引进集团公司的核心技术,建立了菲尼克斯电气(南京)研发工程中心有限公司,在中国形成了营销、市场、研发、生产、采购、物流、服务的产业链。菲尼克斯电气(南京)研发工程中心有限公司建立了基于CMM协同制造模式的技术开发PLM管理流程, 将设计和服务的产品生命周期有机地与生产制造流程,企业管理流程结合起来,构成了协同制造模式的组织结构,同时建立了PLM项目管理生产和设计的一体化团队,加强了设计开发、生产制造和业务管理的合作,大大缩短了开发周期,加快了产品投入市场的步伐,同时也在保证质量的前提下,减少了运行成本。单单一年内就完成了近百个项目,申请了十多个专利。

  1.3 IT和以太网技术在工业领域的广泛应用使得CMM模式的实现成为可能
 
  然而,要实现CMM的模式,关键在于如何进行信息的交流和通信。无论是制造流程、管理流程还是设计开发流程的同步,是制造层面五大方面的协同,管理流程各种软件数据管理,还是设计开发信息的共享都需要数据的传输。信息的开放性以及交换性使得制造更加灵活化、数据透明化,CMM模式的诞生将生产数据的提取、传输和分析的工作提高到与产品本身同等重要的战略地位。数据监控成为建立制造网络系统的基础,也是执行生产流程运行的一个公共的基础平台。这里的要点是在于制造企业通过相应的管理工具向相关的部门、客户以及供应商合作伙伴及时地提供了正确的信息和完善的服务。在企业内共享的数据库,采用不同的管理软件制定数据处理和管理流程,并检查业务流程,决定数据流的走向,如图8所示。
 



图8   企业信息共享平台

  各种软件包工作在统一的平台上,以太网构成了现代制造业的网络通讯结构。PLM的管理贯穿在整个CMM模式中,所有的数据存放在一个统一的知识库里。因此IT和以太网技术在工业领域的广泛应用使得CMM模式的实现成为可能。近几年,德国的菲尼克斯集团公司提出了“IT powerd Automation ”的口号,实现了按CMM模式的工业自动化控制系统的结构,即AUTOMATIONWORX。根据CMM模式的特点,采用了从管理层、控制层到现场设备层的信息无缝的纵向的信息集成和不同供应上采用不同技术的子系统的水平信息互连的网络机构,同时在生产管理中结合了产品生命周期的设计和服务的信息交流,实现了工业自动化控制系统的开放性、一致性、透明性以及集成性,如图9所示。
 



图9   横向技术与纵向管理的集成

  纵向信息集成特点是统一而透明的数据通信,采用现场总线INTERBUS和工业实时以太网PROFINET实现从管理层、控制层到现场设备层的信息无缝集成,使得工厂过程控制系统(FCS/PCS)与企业管理信息系统ERP,制造执行系统(MES)有机地融为一体。从而可在企业内随时随地获得实时现场数据以用于评估、规划、协调和优化操作流程、生产流程以及业务流程,真正地让自动化与制造管理、企业管理、供应链管理建立无缝连接。客户的需求和供应链的变化将会迅速反映到制造研发中心,经过分析和判断,将为市场或客户提供专门的服务(客户定制)。

  横向信息集成建立了对于不同的对象、设备和模块,应用程序对象的连接,程序组件之间灵活地组态通信关系,从而实现了基于生产过程的多设备,多进程控制结构。具体地说,横向信息集成可以使用不同技术来实现各子单元的互联,通过Profinet代理服务器、采用国际标准的自动化控制系统以及各种不同类型的工业实时以太网的通信方案,使得不同制造商的设备能够工作于一个信息平台上,构成一个分布式综合智能化自动化系统。

  菲尼克斯集团公司为实现基于CMM协同制造模式的制造过程控制系统,以信息技术作为发展新一代控制系统的动力,IT技术融合于控制和管理系统中,实现了全方位的所有控制数据(PLC/DCS)、生产数据(MES)、管理数据(ERP),采购数据、市场分析信息(CRM)通信的网络系统,完成数据和信息的交换、处理和显示。在这系统中采用了基于工控机、Windows软件平台、工业以太网技术、无线通信网络、WEB2.0技术和Security技术,保证数据通信安全、无缝及有效的传输。

  2 CMM模式在现代制造系统中的应用介绍

  2.1 CDAS协同离散自动化系统

  制造领域正在发生转型,曾一度关注制造方法和流程的制造模式开始强调营造一个被拓宽的制造环境,拓宽后的制造环境应包含比自动化装备、机器和生产线更多的内容,见表1。

表1

  信息交换不再局限于企业内部,从生产到产品设计以及整个供应链之间实现信息共享,这是现代制造模式的核心和竞争力所在。制造商的生产能力远远大于市场需求。在此严峻形势下如果依然想保持竞争优势,制造商必须丰富产品线。这需要企业建立以优化的生产流程和自动化的机械设备为基础的灵活敏捷的制造体系。制造业的这一发展趋势势必导致产品设计、生产运行和企业管理之间的合作更为紧密,协同更为加强。这预示着一个全新的制造时代即将到来,它的特点是用生产流程和有效生产时间内效率的优化程度来衡量企业效率。优化企业效率意味着整个产品生命周期的优化。在规划和制订企业战略目标时,不同的制造行业需要考虑行业自身的特殊因素,因此每一类制造行业的企业目标均会受到众多不同因素的影响。但也有一些企业目标是放之四海而皆准的,称其为加工型企业的共同目标,见表2。

表2

  2.1.1 协同离散自动化系统CDAS架构

 



图10   CDAS 的功能模块

  CDAS是一种适用离散制造中现有集成方式的参考架构,它具有一定的局限性。该模式勾勒了一个规范化的、可互操作的协作环境,用以连接生产流程和企业的其他流程。CDAS理论向制造商提供了一种战略,一种功能模式,一种架构。它好比一张时刻表,协同和管理着企业内相互交错的各种流程。借助CDAS模式,制造商可以把制造工艺、方法的需求、新技术的引进与自动化系统供应商在自动化系统构架内所能提供的产品和服务作对比,选择最佳方案。CDAS模式描述了制造企业内的各大功能区及其相互关系。这些功能区可分为不同的组,它们因行业差异而采用不同的制造方式和流程。该模式从功能角度完整地呈现了一个协作式的制造环境,它包括从制造设备层面到企业业务流程层面的相互关系及接口。CDAS架构在执行通用标准并可互操作的大环境下从设备层面延伸到了企业的各个层面。要降低一个架构的复杂性和集成成本,关键看它是否拥有一种绑入新设备和新技术的行之有效的方法。

  2.1.2 CDAS模式牵涉制造企业的各个层面

  制造团体提出的“P2B”(从生产到业务)集成方式需要工厂生产系统、生产管理系统和企业业务系统间享有充分的互操作性。因此企业采用的制造模式应该可以收集制造方面的基础数据,并且利用这些数据为生产智能化、监视界面以及为具有协作能力的生产管理系统服务。利用智能化仪器、机器及其他制造设备,依靠标准的因特网技术,这些数据信息将被传送至企业管理层面,集成应用于SCM、PLM、EAM或EAP系统。

  2.1.3 企业架构的意义

  制造商如果一开始就致力在整个企业范围内建立制造架构并定义整个生产及业务流程,那么今后他在引进应用新方法新技术、扩展现有系统时便会占有绝对优势。企业的架构是否有效,能否降低集成的复杂性和成本,取决于它能否以一种合理的方式将新系统、新界面拼凑到现有的系统上,能否在原有的系统上应用新技术。在IT领域,人们很早就认识到了这一点,因此通常会设立基于广系统架构的数据迁移路径,开发出很多个性化的应用程序甚至是系统解决方案。这些系统以流程为基础,因此人们研究了很多定义、规定以及使用这些流程的方法。这些方法反过来又帮助人们设计包含所有模块、流程、相互作用关系在内,并符合企业要求的更为完善的系统架构。

  2.1.4 自动化制造设备的制造信息

  在以服务为基础的企业环境下,生产同产品设计、支持、维护、营销和物流一样,是价值创造链上的一个环节。制造链上的每个环节必须具备相互交流并交换重要生产信息的能力。

  2.1.5 OAGi支持离散制造提出的P2B的要求

  从生产到业务集成P2B已经发展成为离散制造业的主要要求,因为制造商希望优化制造流程,并将企业内的各大功能结合在一起。现在,生产部门的领导慢慢认识到了可以实时从制造团体获取信息并与其它管理系统共享这些信息的好处所在。Open Applications Group(OAG)开放式应用程序组对这一集成问题进行了研究,并在它发表的重要技术规范OAGIS里作了定义。

  开放式应用程序组集成规范OAGIS定义业务流程,它为业务程序通信提供规范的业务语言,并为制定业务对象文档(Business Object Document, BOD,即业务消息)提供规范。消息是制定业务对象文档的基础,业务对象文档定义了制造企业内五大重要功能区之间的流程。为同时满足过程制造和离散制造的需求,人们正在试图合并ISA-95和OAGIS规范。
2.2 CMM用于过程控制系统的模式-协同过程自动化系统CPAS

  目前约有价值650亿美元的老式过程控制系统尚在运转,它们正走向传统生命周期(一般15~25年)的终点。制造模式正在迎接一个新纪元,在这新纪元里需要定义一个能够衡量协同性和功能自主性的尺度,但现有的系统没有开发这一尺度,这一尺度也不能为现有的系统提供支持。不是根据供应商的供应能力而是根据客户的需求来定义过程自动化的未来,出于这一必要性,ARC开发了过程制造状态下的协同自动化系统CPAS模式。CPAS模式覆盖传统的分布式控制系统PLS以及惯用的生产管理应用程序。CPAS模式不一定要求引进新技术,而是希望用企业现有的技术满足过程自动化在功能性和经济性上的要求。

  2.2.1 过程自动化现状

  目前,近一半以上的制造企业采用过程制造。过程制造的特点是:

· 在一个典型的过程制造企业里,制造设备约占总资产的75%以上;

· 一个过程制造企业每年约有65%的企业成本用在原料和调整上;

· 企业效率最大程度上取决于生产部门创造的价值;

· 只有约三分之一的老式流程控制系统被有效利用;

· 价值约650亿美元的老式流程系统迎来生命周期的终点,必须进行更换。

  在老式的过程制造企业里,存在可大幅度地提升工作效率的空间。改造的成本可能很大,但其意义也非常深远。改造之后,企业将拥有全面的信息化技术,控制技术将得到改善,持续改进流程的方法将成为企业财富的组成部分。

  2.2.2 面向未来的CPAS原则



图11   CPAS 的模式

  过程自动化具有获得一个额外的、意义非常重大的资产回报率(ROA)的潜力。采购自动化系统时,过程自动化所带来的资产回报率经常被忽略,因为在过程自动化的作用显现之前,采购项目就已经结束,而且在一般项目中,过程自动化的资产回报率不会被单独列出。用功能不变的新技术代替旧技术,不会对效率作出重大改善——实际上应该说没有任何改善。企业真正的效益来源于生产成本的降低,CPAS模式从两个方面为企业带来利润:更好地利用现有资产及降低生产成本。企业的目标是通过资产增值获取更多利润。以此获得的利润其高低取决于资产的利用程度。现实地说,过程自动化只能在饱和利用资产的基础上证明自己的作用,其它任何辩护方式都没有很大意义。相比于企业的主要目的“增值”,降低生产成本就稍显逊色了。优化运作模式从效率、敏捷性和绩效可视性三个方面改善资产的利用情况。效率是一系列正确决定和企业能力的总和,即在稳定的企业流程中执行有助于增长利润的活动的能力。敏捷性取决于转换设备或流程的运行状态及调整设备所需的时间。这里的目标是在调整时尽量保持设备原有的效率。卓越运作模式可以通过自主式自动化技术实现。新的协同过程自动化系统CPAS为企业带来了在有效生产时间内实现最佳制造的技术。工作流程管理工具使过程制造发生了彻底变革,它降低产品波动的不确定性,简化整个生产过程的管理。如果要给过程制造商带来真正的利益,新一代的过程自动化系统必须充分理解并真正实现卓越运作模式。过程制造企业产出值不高,甚至通常赚不回资产成本,其原因是制造和管理部门各自独立,信息得不到有效地交流和利用。依靠技术平台充分交流信息,可以将制造和管理部门整合为一个协同的、高收益的企业。这是协同过程自动化系统CPAS的愿景。CPAS是一个可用性强、可度量的平台,它为流程控制营造了一个稳定的、有充足数据源的、不受约束的环境。该系统注重工作过程,而这一工作过程有个明确的方向,即实现最佳实践。用技术行话说,企业、制造设备和流程效率像是一个完整的电路,而CPAS就是闭合这一电路的元件。位于CPAS中心的是一个统一的沟通架构。

  协同沟通架构CCF由两部分组成:统一的现场架构(UFF)和统一的应用架构(UAF)。现场架构UFF包括带有基础功能的传感器、执行器和逻辑仪器,为现场控制提供一个标准化的分布式计算机环境。功能基础架构中的应用架构UAF部分主要解决同步问题。结构和目的对确定CPAS的效率有重要意义。这些元素同时也体现了自主式自动化思想和与此相关的标准。持续稳定是清晰定义和标准化的基础,因此开发和应用正式标准将带来必要的结构。应用时,CPAS模式采用ISA-88批量控制标准和ISA-95企业控制系统综合标准的结构。ISA-88标准通过工作流程/状态/数据/装备的模型和定义对过程控制和监控予以解释。ISA-95标准通过消息交换,模式和工作流程物理定义了制造与管理之间的相交关系。这样,一个形成了一个完整的协同过程自动化系统模式。

  3 结束语

  随着IT,特别是以太网通信技术的迅猛发展,随着生产管理技术的不断发展,同时产品生命周期的不断缩短,物流交货周期的不断加快以及客户定制要求的多样化。针对这一新的形势,生产制造行业正处于一个重要的变革时期,基于信息控制一体化的CMM协同制造模式为制造行业的变革提出了一个行之有效的方法。通过将研发流程,企业管理流程与生产产业链流程有机地结合起来,形成一个协同制造流程,同时将IT技术和工业以太网通信网络作为协同制造系统的信息流控制管理结构,从而使得MRP、ERP、MES 的制造管理,PLMD/PLMS产品研发和产品服务生命周期和CRM客户/市场关系管理有机地融合在一个完整的企业与市场信息闭环系统,使得企业的价值链从单一的制造环节往上游的设计研发环节发展,生产与研发在同一个协同平台上,企业的管理链也从上游向下游生产制造控制产业链延伸,一个集CRM、 PLM、生产、研发、控制和企业管理大成的协同制造管理系统正在形成。德国的菲尼克斯集团公司提出的“IT powerd Automation”自动控制系统使得CMM模式在实践中得到了广泛的应用,为用户提供了自动化解决方案,提高了生产率,减低了能耗,推动了协同制造模型在工业领域的推广应用。

  参考文献

[1] Automation Market,trends –Technology  Automatisierungs ATLAS. 2007.

[2] R.Bent. IT powered Autoamtiona.现场总线诞生20周年/行业发展高峰论坛论文集[C]. 2007

[3] 缪学勤. 从菲尼克斯电气公司产品看工业自动化系统发展的趋势[R]. 第二届菲尼克斯电气学术年会. 2008.

[4] 杜品圣. CTO-PLM产品生命周期的管理者和执行者[R]. 第十一届IAC展会CTO论坛. 2007.

[5] 杜品圣. 打造具有全球胜任力的自主创新研发队伍[R]. 第二届CTO论坛. 2007.

[6] 祁国宁. 关于先进制造技术发展趋势的一些思考[R]. 第十二届IAC展会信息化技术与工业化高峰论坛. 2008.

[7] 彭瑜. 自动化体系架构发展中的几个关键问题系统[R]. 控制技术的新发展系列学术会议 (之二) . 2008.
 



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